(57)【要約】【課題】排気ガスの浄化能力が高く、製造コスト低減が可能で、ＣＣＣ触媒の耐熱性及び耐久性のよい自動車排気ガス浄化システムを提供する。【解決手段】本発明は、自動車排気ガス浄化システムであって、ハウジング内部にＨＣ吸着触媒とＮＯｘ吸着触媒が直列に内装されて排気経路上でエンジン排気マニフォールドの方に近く設けられ、排気ガスが前記２つの吸着触媒を介さずに直ちに排出されるバイパス流路を有するＣＣＣと；該ＣＣＣの後方に車体フロアの下側の排気パイプの途中に設けられるＵＣＣと；前記ＵＣＣ内の触媒の温度を検出するための温度感知センサと；該温度感知センサの信号を入力され、前記ＣＣＣ内の排気経路を前記バイパス流路に切り換えるための制御信号を出力するＥＣＵと；該ＥＣＵの制御信号によって前記ＣＣＣ内の吸着触媒側の流路とバイパス流路間の排気経路を切り換える流路切換手段と；を含むことを特徴とする。【選択図】図１
2005299631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車排気ガス浄化システムであって、
ハウジング内部にＨＣ吸着触媒とＮＯｘ吸着触媒が直列に内装されて排気経路上でエンジン排気マニフォールドの方に近く設けられ、排気ガスが前記２つの吸着触媒を介さずに直ちに排出されるようにするバイパス流路を有するＣＣＣと；
該ＣＣＣの後方に車体フロアの下側の排気パイプの途中に設けられるＵＣＣと；
前記ＵＣＣ内の触媒の温度を検出するための温度感知センサと；
該温度感知センサの信号を入力され、既に設定された温度以上の場合、前記ＵＣＣ内の触媒のウォーミングアップ状態であることを判断して前記ＣＣＣ内の排気経路を前記バイパス流路に切り換えるための制御信号を出力するＥＣＵと；
該ＥＣＵの制御信号によって前記ＣＣＣ内の吸着触媒側の流路とバイパス流路間の排気経路を切り換える流路切換手段と；
を含むことを特徴とする自動車排気ガス浄化システム。
【請求項２】
前記バイパス流路として、前記ＣＣＣハウジング内で前記２つの吸着触媒の中央に貫通して形成された中央ホールに挿設され、その入口と出口がＣＣＣハウジングの入口通路と出口通路に位置する中間パイプが設けられることを特徴とする請求項１記載の自動車排気ガス浄化システム。
【請求項３】
前記吸着触媒の中央ホールの内面と中間パイプの外周面との間にはインシュレータが設けられることを特徴とする請求項２記載の自動車排気ガス浄化システム。
【請求項４】
前記流路切換手段は、前記ＣＣＣ入口通路の外側にＣＣＣハウジングまたは隣りの車体側の所定位置に取り付けられ、前記ＥＣＵの制御信号によって駆動が制御されるモータと、該モータの駆動によって回転して前記２つの流路間の排気ガスの流れを切り換えるバルブを含んでなることを特徴とする請求項１記載の自動車排気ガス浄化システム。
【請求項５】
前記バルブは、ボール形態の構造であり、中央を貫通するガス流路を有することを特徴とする自動車排気ガス浄化システム。
【請求項６】
前記バルブは、前記バイパス流路の前端入口に位置することを特徴とする請求項４記載の自動車排気ガス浄化システム。
【請求項７】
前記バルブのガス流路の両端部の少なくとも一端部にはＣＣＣ凹部を形成したことを特徴とする請求項５記載の自動車排気ガス浄化システム。
【請求項８】
前記中間パイプの前端入口には羽根部をさらに形成したことを特徴とする請求項２記載の自動車排気ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車排気ガス浄化システムに関し、エンジン排気マニフォールド近くに設けられるＣＣＣ（Ｃｌｏｓｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、車体フロアの下側に設けられるＵＣＣ（Ｕｎｄｅｒｆｌｏｏｒ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、ＣＣＣ内に貴金属担持量が低いＨＣ吸着触媒とＮＯｘ吸着触媒を設ける一方、バイパス流路と流路切換手段を含む可変流路システムを備えることを特徴とする自動車排気ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排気ガスは、エンジンで混合器の燃焼によって生成され、排気パイプを介して大気中に放出されるガスであり、排気ガスには一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、未燃焼炭化水素（ＨＣ）など、人体に有害な物質が多量含まれている。
したがって、自動車排気ガスによる大気汚染を防止することが環境衛生上重要な問題とされており、自動車では排気ガスを排出する前に必ず浄化処理を行うよう規制している。
【０００３】
自動車において排気ガスを浄化するために主に用いられる装置は、３元触媒（ｔｈｒｅｅ  ｗａｙ  ｃａｔａｌｙｓｔ）を用いた触媒コンバーターであるが、これは排気パイプの途中に取り付けられ、車両によって排気ガス排出量が異なるため、触媒の仕様は異なる。
ここで、３元触媒は、排気ガスの有害成分である一酸化炭素、窒素酸化物及び炭化水素系化合物と同時に反応してこれらの化合物を除去する触媒を意味し、主にＰｔ（白金）／Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）／ＲｈまたはＰｔ／Ｐｄ／Ｒｈ系の３元触媒が使用される。
一方、ガソリン乗用車の場合、排気ガスの後処理装置として大部分車体フロアの下側に設けられる触媒コンバーター、すなわちＵＣＣ（Ｕｎｄｅｒｆｌｏｏｒ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）が適用されており、現在浄化率を高めるために触媒の体積を大きくする趨勢にあるが、車体の地上高が低いため、横断面形状が左右両側方に長く形成された楕円形（ｏｖａｌ  ｏｒ  ｒａｃｅｔｒａｃｋ形態）の触媒が主に使用されている。
【０００４】
現在、前記ガソリン車両の排気ガス浄化システムの最大目標は初期始動時の有害成分の排出を最小にすることである。初期始動時には排気ガスが触媒を通過するが、触媒が十分ウォーミングアップ（ｗａｒｍ−ｕｐ）されていない状態であり、触媒の温度が排気ガスの有害成分を無害に変換できるほど十分に高くない状態であるため、初期始動時の有害成分の排出を最小にするには、触媒の温度を出来るだけ速く昇温させることが必要である。
特に、全体的にＨＣ及びＮｏｘの２／３以上が初期始動時である触媒が十分ウォーミングアップされていない状態で排出されるので、初期始動時のＨＣ及びＮｏｘの低減が排気ガス低減技術の最優先課題となっている。
【０００５】
このため、触媒コンバーターをエンジンの排気マニフォールドに最大限近く設けるか（ＣＣＣ：Ｃｌｏｓｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、または特開平９−２２２００９号及び特開平５−８６８４５号に開示されているように、電気的に或いは燃焼によって触媒を加熱して強制的にウォーミングアップさせる方法が提案されている（ＥＨＣ：  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｈｅａｔｅｄ  Ｃａｔａｌｙｓｔ，  ＢＨＣ：Ｂｕｒｎｅｒ  Ｈｅａｔｅｄ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）。
また他の方法としては、ＣＣＣの触媒に貴金属担持量を高めて触媒自体のウォーミングアップ時間を短縮させるか、触媒の熱容量を減らすために超薄壁担体や金属担体を使用する方法もあり、熱損失を減らすために二重管パイプ或いは二重管排気マニフォールドを適用する方法もある。
【０００６】
しかし、このような従来の排気ガス浄化システムには次のような問題がある。
まず、ＣＣＣのように触媒をエンジン側に近く位置する場合では、触媒の耐久性及び耐熱性に悪い影響を与えるという問題がある。
また、ＥＨＣやＢＨＣの場合は、過多な電気容量（バッテリーやオルタネーター）を要求しており、また、触媒の加熱のために別途の燃料を使用する必要があり、触媒に甚だしい熱を加えて触媒に致命的な熱的損傷を与えることもある。
触媒の貴金属担持量を高める場合には、高価な貴金属使用量が増えるため、触媒の製造コストが高くなるという問題がある。
【特許文献１】特開平９−２２２００９号公報
【特許文献２】特開平５−８６８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような問題を解決するためになされたものであって、ＣＣＣとＵＣＣを設けるが、ＣＣＣ内には貴金属担持量が低いＨＣ吸着触媒とＮＯｘ吸着触媒を設ける。一方、バイパス流路と流路切換手段を含む可変流路システムを備えることによって、初期始動時にはＣＣＣ内の前記吸着触媒に排気ガスが流れるようにしてこれらの吸着触媒が排気ガスを浄化するようにし、以降後方ＵＣＣ触媒のウォーミングアップ状態ではＣＣＣ内の吸着触媒への流路は遮断し、ＵＣＣ触媒にのみ排気ガスが流れるようにする。これにより、該ＵＣＣ触媒が正常に排気ガスを浄化するようにして、浄化性能の向上はもちろん、貴金属をほとんど使用しないＨＣ吸着触媒及びＮＯｘ吸着触媒をＣＣＣ内に使用することで、製造コストの節減が可能となる。また、可変流路を用いてＣＣＣ触媒を始動初期にのみ短時間使用するので、ＣＣＣ触媒の耐熱性及び耐久性の問題が生じない。
すなわち、本発明は、排気ガスの浄化能力が高く、製造コスト低減が可能で、ＣＣＣ触媒の耐熱性及び耐久性のよい自動車排気ガス浄化システムを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、自動車排気ガス浄化システムであって、ハウジング内部にＨＣ吸着触媒とＮＯｘ吸着触媒が直列に内装されて排気経路上でエンジン排気マニフォールドの方に近く設けられ、排気ガスが前記２つの吸着触媒を介さずに直ちに排出されるようにするバイパス流路を有するＣＣＣと；該ＣＣＣの後方に車体フロアの下側の排気パイプの途中に設けられるＵＣＣと；前記ＵＣＣ内の触媒の温度を検出するための温度感知センサと；該温度感知センサの信号を入力され、既に設定された温度以上の場合、前記ＵＣＣ内の触媒のウォーミングアップ状態であることを判断して前記ＣＣＣ内の排気経路を前記バイパス流路に切り換えるための制御信号を出力するＥＣＵと；該ＥＣＵの制御信号によって前記ＣＣＣ内の吸着触媒側の流路とバイパス流路間の排気経路を切り換える流路切換手段と；を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る自動車排気ガス浄化システムによれば、ＵＣＣ触媒が正常に排気ガスを浄化するようにすることによって、浄化性能の向上はもちろん、貴金属をほとんど使用しないＨＣ吸着触媒及びＮＯｘ吸着触媒をＣＣＣ内に使用することによって、製造コストの節減が可能であり、可変流路を用いてＣＣＣ触媒を始動初期にのみ短時間使用するので、ＣＣＣ触媒の耐熱性及び耐久性の問題が生じないという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して本発明を詳しく説明する。
【実施例】
【００１１】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明に係る排気ガス浄化システムの構成及び作動状態を示す断面図であり、図２（ａ）及び図２（ｂ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）は本発明において、ボールバルブの回転位置によるＣＣＣ入口通路の流路開閉状態を示す断面図である。
また、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本発明において、ボールバルブの回転位置による中間パイプ流路の開閉状態を示す斜視図である。
【００１２】
図示するように、エンジンの排気マニフォールドからの排気ガスを大気に放出するための車体後尾までの排気経路上にＣＣＣ１１０とＵＣＣ１２０が直列配置される。
従来と同様に、ＣＣＣ１１０は排気経路上で排気マニフォールドに出来る限り近く設け、ＵＣＣ１２０は車体フロアの下側に位置する排気パイプの途中に設ける。ＵＣＣ１２０を排気マニフォールド側に近接して設けることも可能であり、この際、ＵＣＣ１２０は第２ＣＣＣと称する。
ＣＣＣ１１０は、ハウジング１１１の内部にＨＣ吸着触媒１１２とＮＯｘ吸着触媒１１３を前後直列配置する。前方に位置するＨＣ吸着触媒１１２としては、ゼオライト系触媒としてＡｌ／Ｓｉ比が非常に低いため耐熱性が大きい触媒を使用することが好ましく、その後方のＮＯｘ吸着触媒１１３にはカリウム系触媒を使用してもよい。
【００１３】
また、各吸着触媒１１２，１１３の中央には、ＣＣＣ入口通路１１１ａを介して入った排気ガスを２つの吸着触媒１１２，１１３を通過せずに直ちにＣＣＣ出口通路１１１ｂを介して排出させて一種のバイパス流路として、中間パイプ１１４を縦方向に貫設させる。
中間パイプ１１４は、ＣＣＣ１１０内の２つの吸着触媒１１２，１１３の中央ホール１１２ａ，１１３ａを介して前後に長く挿設され、ＣＣＣハウジング１１１の内部を通過して、その入口と出口がそれぞれＣＣＣ吸着触媒１１２，１１３の前方と後方、より明確には、ＣＣＣハウジング１１１の入口通路１１１ａと出口通路１１１ｂに位置する流路を形成する。特に、中間パイプ１１４の内部に流れる排気ガスはＣＣＣ内のＨＣ吸着触媒１１２とＮＯｘ吸着触媒１１３を通過せずに直ちにＣＣＣ１１０の後端に排出された後ＵＣＣ１２０に流れるようになる。
なお、２つの吸着触媒１１２，１１３の中央ホール１１２ａ，１１３ａの内面と中間パイプ１１４の外面との間にはインシュレータ（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ；１１５）が設けられる。
【００１４】
一方、ＵＣＣ１２０は、ハウジング１２１の内部に従来と同様に２つの触媒、すなわち第１触媒１２２と第２触媒１２３を前後直列に配置してもよく、第１触媒１２２には温度感知センサ１３０が設けられる。
温度感知センサ１３０は第１触媒１２２の温度を検出し、それによる電気的信号を出力するもので、これはＵＣＣ触媒のウォーミングアップ状態を感知するための手段となる。
温度感知センサ１３０は熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）で、この際、第１触媒１２２の担体に別途の挿入空間を設け、該挿入空間に熱電対を長く挿入する。
【００１５】
また、本発明に係る排気ガス浄化システムはＣＣＣ１１０のハウジング１１１の内部で中間パイプ１１４によって区分される２つの流路、すなわち中間パイプ１１４の内側の内部流路１１４ａと中間パイプ１１４の外側の外部流路１１６間で排気ガスの流れを切り換える流路切換手段１５０を含む。流路切換手段１５０はＵＣＣ１２０内の温度感知センサ１３０の出力信号を受けてＵＣＣ触媒１２２のウォーミングアップ状態を判断するＥＣＵ１４０の制御信号によって駆動が制御される。
流路切換手段１５０はＥＣＵ１４０の制御信号によって駆動が制御されるモータ１５１と、モータ１５１の駆動によって２つの流路１１４ａ，１１６間の排気ガスの流れを切り換えるバルブ１５２を含む。
【００１６】
好ましい実施形態として、バルブ１５２はモータ１５１の回転軸１５１ａの先端に固定設置されたボールバルブで実施可能であり、このようなボールバルブ１５２を採用した流路切換手段１５０についてさらに詳しく説明すると次の通りである。
まず、モータ１５１はＣＣＣ入口通路１１１ａの外側にＣＣＣハウジング１１１または隣りの車体側の所定位置に取り付けられ、ボールバルブ１５２はＣＣＣ入口通路１１１ａの内部に設けられる。
この際、ＣＣＣ入口通路１１１ａの内径と同一直径のボールバルブ１５２が用いられるが、ボールバルブ１５２はＣＣＣ入口通路１１１ａを塞いでいる状態で中間パイプ１１４の前端入口に位置するように設けられる。
【００１７】
また、モータ１５１の回転軸１５１ａの先端がボールバルブ１５２の上端中心に連結され、モータ１５１によりボールバルブ１５２が回転するようになっている。
ボールバルブ１５２は中央を貫通して形成したガス流路１５３を有し、ガス流路１５３の両端部側には内側に凹んだ形状の凹部１５３ａ，１５３ｂが形成されている。後述のように、ガス流路１５３と中間パイプ１１４が互いに横方向に配置されるボールバルブの位置では、凹部１５３ａ，１５３ｂがボールバルブ１５２の両側方でＣＣＣ入口通路１１１ａの内面と排気ガス流路を形成するようになっている（図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）。
【００１８】
このような流路切換手段１５０では、ボールバルブ１５２の回転位置に応じて流路の切り換えがなされる。モータ１５１はＥＣＵ１４０から出力される制御信号で駆動されボールバルブ１５２を回転軸１５１ａを介して０°または９０°位置に回転させて流路１１４ａ，１１６間の切り換えを行う。０°から３６０°に回転しながら流路を切り換えることが可能である。
ボールバルブ１５２が０°位置にある場合（初期始動時である）、中間パイプ１１４の内部流路１１４ａがボールバルブ１５２によって遮断され、中間パイプ１１４外部の流路１１６が開く状態となる。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ボールバルブ１５２のガス流路１５３が中間パイプ１１４とは横方向に配置されるとともに中間パイプ１１４の前端入口がボールバルブ１５２によって塞がれた状態となる。また、ガス流路１５３の両端部側には凹部１５３ａ，１５３ｂによってＣＣＣ入口通路１１１ａの内面とボールバルブ１５２との間に排気ガスが通過できる流路が生じるようになる。
【００１９】
また、凹部１５３ａ，１５３ｂなしでも、ガス流路のサイズ及び形状によって中間パイプ１１４とガス流路１１３を横方向に配置する場合、ＣＣＣ入口通路の内面とガス流路の両端部の間に流路が形成される。この空間を通過した排気ガスは、中間パイプ１１４外側のＨＣ吸着触媒１１２とＮＯｘ吸着触媒１１３を順次通過した後、ＣＣＣ出口通路１１１ｂを介して排出され、排気パイプを介してＵＣＣ１２０に流れるようになる。
【００２０】
反面、ボールバルブ１５２がモータの駆動によって９０°位置に回転した状態（ＵＣＣ触媒のウォーミングアップ状態）では、中間パイプ１１４外部の流路１１６がボールバルブ１５２によって遮断され、中間パイプ１１４の内部流路１１４ａが開く状態となる。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ボールバルブ１５２のガス流路１５３が中間パイプ１１４と同一方向に配置され、中間パイプ１１４の前端入口がボールバルブ１５２によって開くとともに、ボールバルブ１５２のガス流路１５３と中間パイプ１１４の内部流路１１４ａが互いに連結された状態となる。
【００２１】
この状態では、ＣＣＣ入口通路１１１ａから入った排気ガスがボールバルブ１５２のガス流路１５３及び中間パイプ１１４の内部流路１１４ａを順次通過した後、ＣＣＣ出口通路１１１ｂを経て排気パイプに排出されＵＣＣ１２０に流れるようになる。
すなわち、ボールバルブ１５２が９０°回転位置に置かれた状態では、中間パイプ１１４外部の流路１１６が遮断されることにより、ＣＣＣ入口通路１１１ａから入った排気ガスがＨＣ吸着触媒１１２とＮＯｘ吸着触媒１１３を通過せずにＵＣＣ１２０に流れるようになる。
本発明の他の実施形態では、ボールバルブの位置が０°であるとき、ボールバルブのガス流路１５３と中間パイプ１１４の内部流路が連結されるようにし、９０°であるとき、中間パイプ１１４の内部流路１１４ａがボールバルブ１５２によって遮断され、中間パイプ１１４の外部の流路１１６が開くように設定することもできる。
【００２２】
排気ガス流路の切り換え状態を図４（ａ）及び図４（ｂ）の斜視図を介して説明する。
ボールバルブ１５２のガス流路１５３が中間パイプ１１４と横方向に配置された状態（ボールバルブの０°位置）では、ガス流路１５３の両端部側の凹部１５３ａ，１５３ｂを通過して中間パイプの外側流路１１６に排気ガスが流れるようになる（図４（ａ））。その後ボールバルブ１５２が９０°回転してガス流路１５３が中間パイプ１１４と同一方向に配置される場合、ガス流路１５３と中間パイプの内部流路１１４ａを介して排気ガスが流れるようになる。
【００２３】
図４（ａ）及び図４（ｂ）において、図面符号１１４ｂは中間パイプ１１４の前端入口で両側方に形成された羽根部であり、羽根部１１４ｂはガス流路１５３の後端部側の凹部１５３ｂを完全に覆うようになる。
すなわち、ボールバルブ１５２において凹部１５３ａ，１５３ｂは両側方に広く形成されているが、ガス流路１５３を通過した排気ガスが外部に漏れず、中間パイプ１１４の内部にすべて流れるようにするためには、羽根部１１４ｂがボールバルブ１５２の後端部側の凹部１５３ｂを完全に覆う必要がある。
また、ボールバルブ１５２が回転するとき、ボールバルブ１５２の表面が中間パイプ１１４の羽根部１１４ｂの前面と互いに接触した状態でスライドしなければ排気ガスが漏れるため、羽根部１１４ｂはボールバルブ１５２の表面曲率と同じ曲率の曲面とする必要がある。
【００２４】
以下、本発明に係る排気ガス浄化システムの全体的な作動状態を説明する。
本発明の排気ガス浄化システムは、可変流路を適用し、初期始動時にはＣＣＣ１１０内のＨＣ吸着触媒１１２及びＮＯｘ吸着触媒１１３に排気ガスが流れるようにしてこれらを介して排気ガスが浄化されるようにし、以降、後方のＵＣＣ１２０内の触媒１２２，１２３が十分にウォーミングアップ状態（例、触媒温度が２００℃以上）になった場合は、ＨＣ吸着触媒１１２及びＮＯｘ吸着触媒１１３への流路１１６は遮断し、ＵＣＣ１２０内の触媒にのみ排気ガスが流れるようにし、ＵＣＣ１２０が正常に排気ガスを浄化するようにしたシステムである。
【００２５】
まず、始動がかかるとエンジンから排気ガスが排出される。
この際、ボールバルブ１５２の状態は図２（ａ）、図２（ｂ）及び図４（ａ）の状態となって、中央の排気ガス流路、すなわち中間パイプ１１４の内部流路１１４ａが前端入口側でボールバルブ１５２によって塞がれて遮断され、ボールバルブ１５２の左右側の凹部１５３ａ，１５３ｂの流路が開くようになる。
該流路を通り排気ガスはＣＣＣ１１０内で中間パイプの外部の流路１１６に流れてＨＣ吸着触媒１１２とＮＯｘ吸着触媒１１３を順次通過するようになり、その後、ＣＣＣ出口通路１１１ｂを通って排気パイプに排出されてＵＣＣ１２０を通過するようになる（図１（ａ）における矢印Ｐ１の経路である）。
【００２６】
ここで、排気ガスは２つの吸着触媒１１２，１１３を通過しながら排気ガス成分中のＨＣとＮｏｘは各吸着触媒に吸着され、ＵＣＣ１２０にはＨＣとＮｏｘが除去された状態の排気ガスが流れるようになる。
このように排気ガスがＵＣＣ１２０を通過することにより、ＵＣＣ内の第１触媒１２２と第２触媒１２３の温度は上昇し、温度が十分上昇するまで（触媒が活性を有する温度まで；例：活性化温度２００℃）ＣＣＣ１１０内のＨＣ吸着触媒１１２とＮＯｘ吸着触媒１１３が引続いてＨＣ及びＮｏｘを吸着するが、これらの有害成分がテールパイプ側に流れて大気中に排出されないようにする。
【００２７】
その後ＵＣＣ１２０内の触媒の温度が引続き上昇して活性化温度以上に十分にウォーミングアップした状態となると、ＥＣＵ１４０はボールバルブ１５２を９０°回転位置に回転させるためモータ制御信号を出力する。
ここで、ＥＣＵ１４０はＵＣＣ１２０内の第１触媒１２２に設けた温度感知センサ１３０の信号を受け、触媒温度が既に設定された活性化温度以上になり、ウォーミングアップ状態であることを判断すると中間パイプの外部の流路（ＣＣＣハウジング内のＨＣ吸着触媒及びＮＯｘ吸着触媒側への流路；１１６）を遮断するとともに、中間パイプ１１４の内部流路１１４ａを開くための制御信号、すなわちボールバルブ１５２を９０°回転の位置に回転させるためのモータ制御信号を出力する。
【００２８】
ボールバルブ１５２が９０°回転位置に回転すると、ボールバルブの状態は図３（ａ）及び図３（ｂ）、図４（ｂ）の状態となって、中間パイプ１１４の外部の流路１１６がボールバルブ１５２によって遮断されるとともに、中間パイプ１１４の内部流路１１４ａはボールバルブ１５２のガス流路１５３と連結されながら開く。
この位置で排気ガスはボールバルブ１５２のガス流路１５３と中間パイプ１１４の内部流路１１４ａを通過し、ＣＣＣ１１０内の２つの吸着触媒１１２，１１３を通らず排気パイプを通って直ちにＵＣＣ１２０に流れ込む（図１（ｂ）において矢印Ｐ２の経路である）。
【００２９】
このようになると、排気ガスは正常にウォーミングアップされたＵＣＣ１２０内の触媒１２２，１２３を通過して浄化される。
また、初期始動時、ＨＣ吸着触媒１１２及びＮＯｘ吸着触媒１１３に吸着されていたＨＣ及びＮｏｘは中間パイプ１１４の内部流路１１４ａを通過する排気ガスの熱によってＨＣ吸着触媒１１２及びＮＯｘ吸着触媒１１３で自然脱着され、結局、後方に開いている流路を通ってＵＣＣ１２０に流れて活性化された第１触媒１２２及び第２触媒１２３によって浄化される。
【００３０】
本発明の浄化システムは貴金属をほとんど使用しないＨＣ吸着触媒１１２及びＮＯｘ吸着触媒１１３をＣＣＣ１１０内で使用し、ウォーミングアップ時間の短縮のために貴金属担持量を高めていた従来のＣＣＣ触媒を代替することによって、製造コストが低減できるという長所がある。
さらに、本発明の浄化システムでは、可変流路を採用し高温に多少弱いＨＣ吸着触媒１１２及びＮＯｘ吸着触媒１１３をＣＣＣ触媒として使用しても始動初期の短時間使用であるため、ＨＣ吸着触媒及びＮＯｘ吸着触媒の耐久性及び耐熱性の問題は生じない。
さらに、本発明の浄化システムでは、主触媒であるＵＣＣ触媒１２２，１２３が後側に位置することによって、耐毒性及び耐熱性が確保され、ＵＣＣ１２０のみで排気規制を満足でき、コスト節減にも寄与することができる。
【００３１】
なお、図５は、ゼオライト系ＨＣ吸着触媒とカリウム系ＮＯｘ吸着触媒の温度変化による脱着特性を示す図であり、これはＨＣ吸着触媒とＮＯｘ吸着触媒に一定濃度のＨＣとＮｏｘを吸着させた後温度を上げながら脱着されるＨＣとＮｏｘの濃度を測定したものである。
図示するように、各吸着触媒はＨＣ及びＮｏｘを吸着した後（但し、吸着量は各吸着触媒の体積に依存する）、温度が上がりながら図５のグラフのように脱着し、少なくとも３００℃以上ではＨＣ及びＮｏｘが徐々に脱着し始める。
本発明では、ＵＣＣ触媒１２２，１２３がウォーミングアップしてから、中間パイプ１１４の内部流路１１４ａが開いた状態でＵＣＣの触媒１２２，１２３が十分な温度に上昇するまでＣＣＣ１１０内の各吸着触媒１１２，１１３からＨＣ及びＮｏｘが脱着されるのを遅延させる必要がある。
【００３２】
このため、中間パイプ１１４の外周面と各吸着触媒１１２，１１３の中央ホール１１２ａ，１１３ａの内周面との間にインシュレータ１１５を設けている。インシュレータ１１５は中間パイプ１１４の内部流路１１４ａと吸着触媒１１２，１１３間の完全な断熱を図ると言うよりも、熱伝達を妨げる目的から設けるものであり、特定の断熱部材を設ける外に、中間パイプ１１４と吸着触媒１１２，１１３との間にエアギャップ（ａｉｒ  ｇａｐ）を設けることも可能である。
すなわち、ＵＣＣ触媒１２２，１２３がウォーミングアップ状態に到達した後、初期にはＵＣＣ触媒がより高い温度状態になるまでＣＣＣ吸着触媒１１２，１１３におけるＨＣ及びＮｏｘの脱着を遅延させる必要があるが、インシュレータ１１５またはエアギャップは中間パイプの内部流路１１４ａの排気ガス熱がＨＣ及びＮＯｘ吸着触媒１１２，１１３に伝達されることをある程度妨げるため、吸着されていたＨＣ及びＮｏｘが熱によって自然脱着するのを時間的に遅延させる。
【００３３】
図６は一般のＵＣＣ触媒の温度増加による触媒の活性（浄化率）を示すものであり、２００℃以下ですべての排気ガス浄化率が１００％に近くなるため、ＥＣＵがＵＣＣ触媒のウォーミングアップ状態を判断する温度を基準に略２００℃に設定すると本発明の達成が可能である。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本発明の可変流路型排気ガス浄化システムと従来の‘ＣＣＣ＋ＵＣＣ’方式の排気ガス浄化システムに関して２５０℃で浄化性能を評価した結果を示すものである。本発明の浄化システムでは初期始動モードから正常運転モードに流路を切り換えた後（ボールバルブ９０°位置）、２５０℃で浄化性能を評価した。
本発明のシステムでは、従来のシステムに比べて初期始動モード（ｂａｇ１）では１／５水準の排気ガスが排出され、全体的な評価結果ではＳＵＬＥＶ基準値であるＨＣ：０．０１ｇ／ｍｉｌｅ、ＮＯｘ：０．０２ｇ／ｍｉｌｅを満足した。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）、（ｂ）は発明に係る排気ガス浄化システムの構成及び作動状態を示す断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は発明においてボールバルブの回転位置によるＣＣＣ入口通路の流路開閉状態を示す断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明においてボールバルブの回転位置によるＣＣＣ入口通路の流路開閉状態を示す断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明においてボールバルブの回転位置による中間パイプ流路の開閉状態を示す斜視図である。
【図５】ゼオライト系ＨＣ吸着触媒とカリウム系ＮＯｘ吸着触媒の温度変化による脱着特性を示すグラフである。
【図６】一般のＵＣＣ触媒の温度増加による触媒の活性（浄化率）を示すグラフである。
【図７】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る可変流路型排気ガス浄化システムと従来の‘ＣＣ＋ＵＣＣ’式の排気ガス浄化システムに関する浄化性能評価結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１１０：ＣＣＣ
１１２：ＨＣ吸着触媒
１１３：ＮＯｘ吸着触媒
１１４：中間パイプ
１１４ｂ：羽根部
１１５：インシュレータ
１２０：ＵＣＣ
１３０：温度感知センサ
１４０：ＥＣＵ
１５０：流路切換手段
１５１：モータ
１５２：ボールバルブ
１５３：ガス流路
１５３ａ，１５３ｂ：凹部
【図１】
2005299631.tif 000003
【図２】
2005299631.tif 000004
【図３】
2005299631.tif 000005
【図４】
2005299631.tif 000006
【図５】
2005299631.tif 000007
【図６】
2005299631.tif 000008
【図７】
2005299631.tif 000009